极限条件下有缆潜水器拖曳阻力与运动路径的优化研究

通过拟合分析,得到了电缆张力和电缆放线长度的数学计算公式,为深入研究ROV的运动、操纵和控制提供了基础。应用该公式计算,提出了极限条件下ROV运动的一条优化路径“最小电缆拖曳阻力路径”。     

ROV原理及在我国海洋石油工程中的应用

海洋石油的开发逐渐向深水区域发展，海上平台的建造，离不开导管架安装；的运输也需要铺设海底输油管线，因此，ROV作为一种新型实用的水下作业工具，的作用越发重要起来。深海石油天然气开采后在海洋石油工程项目中     

应用ROV进行海底管线铺设后调查的方法

本文以DF1-1海底管线铺设工程中使用DP船和ROV对海底管线穿越沙丘、砂脊段进行铺设后调查为线索,对使用ROV进行海底管线铺设后调查的要求和设备以及施工方法作了重点论述,同时对于海上施工以及设备调试等关键技术也作了相应的描述,这对使用ROV进行海底管线外部检测有参考意义.     

海底电缆带电状态埋设方法

根据规范要求,油田平台问海底电缆需要埋设在泥面以下1.5m,但是如果在电缆使用过程中,发现电缆被船舶锚泊时拖出泥面,裸露在海床上.应该采取什么措施,才能使在油田不停产的情况下,将带电电缆铺设到规定的埋深,避免电缆再次受到外力或起抛锚作业影响而使油田中断生产.结合已经成功实施的CFD-11油田平台间带电电缆埋设项目,介绍了电缆带电状态下电缆的埋设方法及施工工艺.     

遥控猎雷潜水器系缆阻力的预报

遥控猎雷是遥控潜水器（ROV）众多使命中的一个。为了在布雷水域提供一条安全通道，ROV应在舰船前面搜索此通道，而水面舰船距ROV及可能的水雷物体保持一个安全距离。为了保持安全距离，可能需要长达1500m的系缆长度。对于所要求的3kn前进速度，系缆产生的作用在ROV上的主要负荷将影响它的性能及运动范围。数字模拟程序BCABLE能够用一预报由系缆产生的作用在ROV上的流体动力阻力。这可以帮助评价各种用于猎雷的ROV,给出未来ROV系统的发展方向。对于那些所建立的能用于普通ROV系统的相以关系，即对不同流速及方向、系缆阻力系数、电缆直径及操作深度，给出了模拟结果。     

船舶电缆敷设辅助设计系统

利用AVEVA Marine平台的可扩展性，在电缆敷设设计功能中增加电缆通道类型、电缆通道容量和避碰区域等约束条件，对电缆铺设设计功能进行优化。运用C#高级编程语言和改进的Dijkstra算法对AVEVA Marine软件船舶电缆敷设设计功能进行二次开发，实现对船舶电缆路径的高效辅助设计，在提高电缆敷设效率的同时，减少电缆敷设带来的资源浪费。     

基于PROE的ROV总体平衡设计

ROV是重要的水下作业平台,PROE是机械行业中应用十分广泛的三维设计软件。本文以某水下ROV为例,应用PROE进行水下机器人三维设计,利用PROE得到ROV总体平衡计算所需的数据,完成ROV的总体布置,建立ROV的三维模型。研究结果表明,将PROE软件引入到水下机器人的设计中,不仅可以建立直观的三维模型,还可以提供较为准确的数据资料,提高设计效率。     

ROV—遥控潜水器数据传输系统

本文介绍了系缆遥控潜水器（ROV）数据传输系统的信息容量、速率和水中运动载体的时间响应；分析了半双工传输系统与时钟节拍；交替使用8位、12位模拟量数字转换，保证了ROV运动控制精度．在实行水面、水下信息通信的数据传输系统中，由于用绞线对替代了诸多导线，缩小了脐带电缆直径，减少了脐带电缆水中运动时受到的阻力，因而提高了系缆遥控潜水器操纵机动性和下潜深度．     

海底电缆装盘参数改进计算方法

为在海底电缆铺设工程方案中对电缆装盘参数进行准确计算,基于2种电缆装盘参数理论计算方法,提出一种相对符合工程应用实际的改进方法。通过算例对这3种海底电缆装盘参数计算方法进行对比分析,结果表明,提出的改进方法能更为准确地计算、校核电缆装盘参数,可为海底电缆等电缆铺设工程中电缆装盘参数的精确计算和相关设备要求的确定提供参考。     

基于有限元技术的海底电缆铺设机械结构损伤分析

随着人们对海洋的广泛利用,海底电缆的铺设工程对海洋的开发及使用有着极其重要的作用。在铺设过程中海底电缆的弯曲是引起机械结构损伤的主要原因之一。为此,本文利用ANSYS软件建立了海底电缆的有限元模型,选用SOLID164和SHELL163单元并利用ALE算法对该模型进行仿真计算。通过对仿真结果进行数据提取,获得了海底电缆的位移及应力数据,为海底电缆弯曲特性及铺设过程中的机械结构损伤研究提供了参考。     

声学技术在水下工程中的应用

我国的海洋油气资源储量丰富,开发潜力巨大。而今,随着油气开采不断向深海推进,开采的难度大大增加,原有的技术装备也需要不断地更新升级。海上油田水下开发工程设施建设离不开潜水员或水下遥控机器人ROV的支持,通常情况下,工程技术人员根据潜水员在水下提供的指导或依据ROV视频电视传输的信号获取必要的信息,确立施工方案,进而执行某项操作。但是,在某些特定场合,比如水下能见度低、视距短、图像模糊不清时,视频信号的有效性大大减弱,在施工中不能充分发挥应有的作用。雷达波声学信号技术恰恰可以突破视频信号的瓶颈,有效地解决这一难题,并且在某些水下工程领域内,雷达波远距离捕捉目标的能力强,使用声学信号技术比视频信号技术更为经济高效。作者结合几个实例着重介绍声学信号在海洋水下工程建设中的应用及技巧。     

无模型自适应控制算法在ROV定深控制中的仿真

将无模型自适应控制方法应用于ROV(Remote Operated Vehicle)定深控制当中。该控制方案的设计仅利用ROV的垂向推力输入数据和深度输出数据，用动态线性化时变模型替代ROV非线性系统模型，算法中不包含ROV模型及水动力参数信息。因此，解决了ROV因系统复杂，水动力参数难以确定所导致的控制器设计复杂度高，控制效果不理想的问题。为了便于仿真，本文建立含有补偿参数的ROV简化模型，模型仅用于产生系统的I/O数据，不参与控制器的设计。仿真结果表明，在ROV定深控制当中，无模型自适应控制(Model-free adaptive control，MFAC)比PID控制具有更强的抗扰能力。此外，在欠阻尼ROV系统中，基于偏格式动态线性化的无模型自适应控制(partial form dynamic linearization based Model-free adaptive control，PFDL-MFAC)方案相比于基于紧格式动态线性化的无模型自适应控制(compact form dynamic linearization based Model-free adaptive control，CFDL-MFAC)方案具有更好的控制效果。     

ROV attitude control based on multi-motor cooperative propulsion北大核心CSCD

[目的]为了提高遥控水下航行器(ROV)在复杂水下环境中的姿态控制性能,开展多电机协同推进的ROV姿态控制研究。[方法]首先,针对多电机系统的结构和算法,分别提出一种基于PID速度补偿器的偏差耦合结构和一种新型非奇异终端滑模控制(SMC)算法,并设计一种新颖的基于多电机协同推进的ROV姿态控制方法;然后,建立ROV的运动学和动力学模型,开展推进器组推力建模分析、解耦简化ROV动力学模型研究;最后,设计一种ROV滑模姿态控制器。[结果]仿真结果表明,所提的结构和算法可提高多电机系统的抗干扰性、同步性和快速响应能力,进而提高ROV姿态控制系统的稳定性与鲁棒性。[结论]所提方法可为ROV姿态控制提供一种新的可用方案。     

基于参数扰动模型的遥控潜水器滑模控制方法

[目的]遥控潜水器(ROV)的运动控制易受到环境和模型参数不确定性因素的影响,难以达到预期控制效果,针对此情况,提出一种基于参数扰动模型的ROV滑模控制方法。[方法]以标准ROV模型为基础,将环境干扰与模型自身参数的不确定性作为模型扰动参数,建立带参数扰动的ROV模型,并对模型进行解耦得到深度方向的控制模型,基于带参数扰动的模型完成定深运动滑模控制器设计,开展仿真试验验证。[结果]结果表明,基于参数扰动ROV模型的滑模控制器能够对ROV进行稳定、高效的定深控制,并且该控制方法可以改善外干扰和模型参数不确定性带来的影响。[结论]该控制器设计方法可为解决ROV控制过程中受到的环境与模型不确定性问题提供一种解决方案。     

ROV近底行走装置水平面动力学建模及稳定性分析

针对深海管线埋设ROV底部行走装置——滑撬进行动力学建模与分析。分析滑撬运动过程中的受力,建立动力学模型,通过实验验证模型的适用性。根据5种典型的滑橇外形,制作缩尺度模型,进行泥池中的拖动实验,对实验数据进行分析和对比,选出最优滑橇外形。在ROV近底滑行状态下的三自由度动力学模型基础上,对稳定性进行分析,得出稳定性判据,结果表明合理的滑橇设计能够提高系统的运动稳定性。     

复杂形体远程操控水下运载器水动力阻尼模型建模和检验(英文)

In this paper,numerical modeling and model testing of a complex-shaped remotely-operated vehicle(ROV) were shown.The paper emphasized the systematic modeling of hydrodynamic damping using the computational fluid dynamic software ANSYS-CFXTM on the complex-shaped ROV,a practice that is not commonly applied.For initial design and prototype testing during the developmental stage,small-scale testing using a free-decaying experiment was used to verify the theoretical models obtained from ANSYS-CFXTM.Simulation results are shown to coincide with the experimental tests.The proposed method could determine the hydrodynamic damping coefficients of the ROV.     

复杂外形潜水器的动力学建模

为建立复杂外形潜水器精确的动力学模型,并基于模型设计控制算法,本文以DOE HD2+2无人遥控潜水器(ROV)为对象,应用计算流体力学(CFD)粘流方法与面元法预测水动力系数.为提高计算速度,在保证计算精度的前提下,采用多面体网格,进行网格优化,减少了流体域的网格总数.由于ROV几何外形不对称,基于最小二乘法分段拟合了阻尼力/力矩与速度的曲线,建立了耦合的阻尼矩阵和附加质量矩阵.最后,基于CFD计算的水动力系数建立了Matlab Simulink动力学仿真模型,并通过水池操控实验对所建动力学模型进行了有效性验证.     

"海马"号无人遥控潜水器

本文介绍了自主研发、国产化率90%、工作深度达4500 m的"海马"号无人遥控潜水器.首先介绍ROV作业系统构成,描述ROV总体设计,提出核心框架的设计理念,对ROV的电子控制系统进行说明和分析.最后,重点介绍自主研发的ROV控制系统软件,并对该软件的特点进行阐述.自主研发的深海作业型ROV"海马"号,实现关键技术国产化,在海洋科学研究、海底资源调查、水下油气工程、深海救助打捞以及水下军事领域等方面具有重要的价值和战略意义.     

开架式ROV动力匹配稳态与动态设计方法

本文针对开架式ROV的设计,提出一种将稳态匹配与动态匹配相结合的动力匹配研究方法。首先根据所设计的ROV,运用Fluent软件对其进行水阻力仿真,得出ROV在不同航速下的阻力,其次对螺旋桨进行特性分析,进而对比螺旋桨不同参数对推力和阻力匹配的影响,同时考虑螺旋桨功率与电机功率匹配,完成ROV的稳态匹配。最后加入动态分析得到最终的动力匹配,并证明其具有较好的运动稳定性以及机动性。     

ROV空间运动仿真研究(英文)

In order to analyze the spatial maneuverability of the remotely operated underwater vehicle(ROV),the 6-DOF motion mathematic model of the ROV was founded.Hydrodynamics were analyzed by using the Taylor series.The thrusters on the ROV were discussed.This paper considers three cases of motion simulation:vertical motion,rotational motion and Z-shape motion.A series of simulation experiments showed that the 6-DOF motion mathematic model was correct and reliable,and also fit with the scene simulation.